一种基于北斗三号B2b信号的卫星定位方法及装置制造方法及图纸

本申请提供一种基于北斗三号B2b信号的卫星定位方法及装置，该方法包括：获取北斗三号卫星播发的原始观测数据以及播发的B2b信号中携带的多种改正数；利用多个历史播发时刻的轨道、钟差改正数分别计算出当前时刻的轨道、钟差改正数；根据广播星历和当前时刻的轨道、钟差改正数分别确定当前时刻的卫星精密轨道和卫星精密钟差；根据码间偏差改正数对不同频率的伪距观测值进行修正；根据卫星精密轨道、卫星精密钟差和修正后的伪距观测值确定待定位设备在当前时刻的位置。本申请利用多个历史播发时刻的改正数据来确定当前时刻的轨道、钟差改正数，削弱因当前时刻与播发时刻不匹配对精密轨道和精密钟差造成的影响，实现高精度的实时精密定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于北斗三号B2b信号的卫星定位方法及装置
本申请涉及导航定位
，具体而言，涉及一种基于北斗三号B2b信号的卫星定位方法及装置。
技术介绍
随着全球卫星导航系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)在实时位置服务、灾害预警、变形监测等领域的应用，用户逐渐提出了分米级、厘米级的高精度实时定位需求。目前，国内的北斗三号卫星导航系统能够通过地球静止轨道(GeostationaryEarthOrbit，GEO)卫星播发B2b信号，向用户提供实时改正数据，以提高定位结果的精度。GEO卫星按照一定的时间间隔播发卫星轨道改正数、钟差改正数、码间偏差修正数等，但受播发时间间隔影响，若用户直接采用B2b信号的改正数据，势必由于当前定位时刻与改正数据所对应的播发时刻不匹配的问题，导致北斗卫星轨道误差和钟差误差，影响实时定位精度。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种基于北斗三号B2b信号的卫星定位方法及装置，用以减小北斗三号卫星的轨道误差和钟差误差，提高实时定位精度。为实现上述目的，本申请实施例提供以下技术方案：第一方面，本申请实施例提供一种基于北斗三号B2b信号的卫星定位方法，包括：获取北斗三号卫星播发的针对待定位设备的原始观测数据以及播发的B2b信号中携带的改正数据，所述原始观测数据包括广播星历以及不同频率的伪距观测值和载波相位观测值，所述改正数据包括与播发时刻对应的轨道改正数、钟差改正数和码间偏差改正数；利用多个历史播发时刻的轨道改正数计算出当前时刻的轨道改正数，以及利用多个历史播发时刻的钟差改正数计算出当前时刻的钟差改正数；根据所述广播星历和当前时刻的轨道改正数确定当前时刻的卫星精密轨道，以及根据所述广播星历和当前时刻的钟差改正数确定当前时刻的卫星精密钟差；根据所述码间偏差改正数对不同频率的伪距观测值进行修正，得到不同频率的修正后的伪距观测值；根据所述卫星精密轨道、所述卫星精密钟差和所述修正后的伪距观测值确定所述待定位设备在当前时刻的位置。上述技术方案利用多个历史播发时刻的轨道改正数和钟差改正数能够计算得到在当前时刻的轨道改正数和钟差改正数，削弱因时刻不匹配对卫星精密轨道和精密钟差的影响，提高北斗卫星精密轨道和精密钟差的精度水平，同时，基于获取的改正数据对原始观测数据进行了码间偏差修正，提高了原始观测数据的精度。而且，由于上述获取的数据均是由卫星进行播发，不需要依赖于基准站网及位置服务平台等外部设施，成本较低，且应用场景广泛。在一种可能的实施方式中，利用多个历史播发时刻的轨道改正数计算出当前时刻的轨道改正数，包括：利用多个历史播发时刻的轨道改正数分别在径向、切向和法向方向上建立多次多项式方程组；利用最小二乘法拟合得到每一方向对应的多次多项式方程组中待定的多个多项式系数；根据所述多个多项式系数分别确定当前时刻在径向、切向和法向方向上的轨道改正数。经研究发现，轨道改正数在径向、切向和法向三个方向上的分量在短时间内符合多项式特性，因此可以利用多个历史播发时刻的轨道改正数，采用多次多项式拟合的方法，求解得到当前时刻或者任意时刻分别在径向、切向和法向的卫星轨道改正数，进而解决当前定位时刻与轨道改正数所对应的播发时刻不匹配的问题。在一种可能的实施方式中，在径向、切向和法向方向上建立的多次多项式方程组分别为：其中，分别为第n个历史播发时刻在径向、切向和法向方向上的轨道改正数，a1、b1、c1、d1、e1、f1为在径向方向上待定的多个多项式系数，a2、b2、c2、d2、e2、f2为在切向方向上待定的多个多项式系数，a3、b3、c3、d3、e3、f3为在法向方向上待定的多个多项式系数，tn表示第n个历史播发时刻，L表示所述多个历史播发时刻的数量。在一种可能的实施方式中，根据所述广播星历和当前时刻的轨道改正数确定当前时刻的卫星精密轨道，包括：根据所述广播星历，基于开普勒方程确定当前时刻地心坐标系下的卫星位置M和卫星速度V；根据所述卫星位置和所述卫星速度，得到当前时刻地心坐标系的轨道改正数δ：其中，δr、δa、δc分别为当前时刻在径向、切向和法向方向上的轨道改正数；根据当前时刻地心坐标系的轨道改正数，确定当前时刻的卫星精密轨道S＝M+δ。上述方案利用当前时刻的轨道改正数可以精确获得卫星的精密轨道，从而能够为用户的导航定位提供高精度的空间基准。在一种可能的实施方式中，根据所述广播星历和当前时刻的钟差改正数确定当前时刻的卫星精密钟差，包括：根据所述广播星历，计算当前时刻的卫星钟差t'：t'＝k0+k1(t-toe)+k2(t-toe)2；其中，k0、k1和k2分别为广播星历中的钟差、钟速和钟漂，toe为所述广播星历的播发时刻，t为当前时刻；根据当前时刻的钟差改正数δt确定当前时刻的卫星精密钟差ts＝t'+δt/c，其中，c为光速。高精度的时间测量是得到高精度定位的一个重要因素，上述方案利用当前时刻的钟差改正数对卫星精密钟差进行精确计算，使得到的卫星精密钟差能够满足实时精密单点定位的精度需要，从而提高定位结果的精度。在一种可能的实施方式中，根据所述码间偏差改正数对不同频率的伪距观测值进行修正，得到不同频率的修正后的伪距观测值，包括：根据所述码间偏差改正数，通过如下公式计算不同频率的修正后的伪距观测值：其中，P'B1C和P'B2a分别为不同频率的修正后的伪距观测值，PB1C和PB2a分别为不同频率的伪距观测值，DCBB1C和DCBB2a分别为对应于不同频率的码间偏差改正数。在一种可能的实施方式中，根据所述卫星精密轨道、所述卫星精密钟差和所述修正后的伪距观测值确定所述待定位设备在当前时刻的位置，包括：根据所述修正后的伪距观测值，得到如下的组合观测值：其中，P为修正后的双频无电离层组合伪距值，l为双频无电离层组合载波相位值，fB1C和fB2a为信号频率，lB1C和lB2a为不同频率的载波相位观测值；根据所述卫星精密轨道、所述卫星精密钟差和所述组合观测值确定所述待定位设备在当前时刻的位置。第二方面，本申请实施例提供一种基于北斗三号B2b信号的卫星定位装置，包括：获取模块，用于获取北斗三号卫星播发的针对待定位设备的原始观测数据以及播发的B2b信号中携带的改正数据，所述原始观测数据包括广播星历以及不同频率的伪距观测值和载波相位观测值，所述改正数据包括与播发时刻对应的轨道改正数、钟差改正数和码间偏差改正数；改正模块，用于利用多个历史播发时刻的轨道改正数计算出当前时刻的轨道改正数，以及利用多个历史播发时刻的钟差改正数计算出当前时刻的钟差改正数；根据所述广播星历和当前时刻的轨道改正数确定当前时刻的卫星精密轨道，以及根据所述广播星历和当前时刻的钟差改正数确定当前时刻的卫星精密钟差；根据所述码间偏差改正数对不同频率的伪距观测值进行修正，得到不同频率的修正后的伪距观测值；定位模块，用于根据所述卫星精密轨道、所述卫星精密钟差和所述修正后的伪距观测值确定所述待定位设备在当前时刻的位置。第三方面，本申请实施例提供一种存储介质，所述存储介质上存储有程序，所述程序被处理器运行时执行如第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式所述的方法。第四方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于北斗三号B2b信号的卫星定位方法，其特征在于，包括：获取北斗三号卫星播发的针对待定位设备的原始观测数据以及播发的B2b信号中携带的改正数据，所述原始观测数据包括广播星历以及不同频率的伪距观测值和载波相位观测值，所述改正数据包括与播发时刻对应的轨道改正数、钟差改正数和码间偏差改正数；利用多个历史播发时刻的轨道改正数计算出当前时刻的轨道改正数，以及利用多个历史播发时刻的钟差改正数计算出当前时刻的钟差改正数；根据所述广播星历和当前时刻的轨道改正数确定当前时刻的卫星精密轨道，以及根据所述广播星历和当前时刻的钟差改正数确定当前时刻的卫星精密钟差；根据所述码间偏差改正数对不同频率的伪距观测值进行修正，得到不同频率的修正后的伪距观测值；根据所述卫星精密轨道、所述卫星精密钟差和所述修正后的伪距观测值确定所述待定位设备在当前时刻的位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗三号B2b信号的卫星定位方法，其特征在于，包括：获取北斗三号卫星播发的针对待定位设备的原始观测数据以及播发的B2b信号中携带的改正数据，所述原始观测数据包括广播星历以及不同频率的伪距观测值和载波相位观测值，所述改正数据包括与播发时刻对应的轨道改正数、钟差改正数和码间偏差改正数；利用多个历史播发时刻的轨道改正数计算出当前时刻的轨道改正数，以及利用多个历史播发时刻的钟差改正数计算出当前时刻的钟差改正数；根据所述广播星历和当前时刻的轨道改正数确定当前时刻的卫星精密轨道，以及根据所述广播星历和当前时刻的钟差改正数确定当前时刻的卫星精密钟差；根据所述码间偏差改正数对不同频率的伪距观测值进行修正，得到不同频率的修正后的伪距观测值；根据所述卫星精密轨道、所述卫星精密钟差和所述修正后的伪距观测值确定所述待定位设备在当前时刻的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用多个历史播发时刻的轨道改正数计算出当前时刻的轨道改正数，包括：利用多个历史播发时刻的轨道改正数分别在径向、切向和法向方向上建立多次多项式方程组；利用最小二乘法拟合得到每一方向对应的多次多项式方程组中待定的多个多项式系数；根据所述多个多项式系数分别确定当前时刻在径向、切向和法向方向上的轨道改正数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在径向、切向和法向方向上建立的多次多项式方程组分别为：其中，分别为第n个历史播发时刻在径向、切向和法向方向上的轨道改正数，a1、b1、c1、d1、e1、f1为在径向方向上待定的多个多项式系数，a2、b2、c2、d2、e2、f2为在切向方向上待定的多个多项式系数，a3、b3、c3、d3、e3、f3为在法向方向上待定的多个多项式系数，tn表示第n个历史播发时刻，L表示所述多个历史播发时刻的数量。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述广播星历和当前时刻的轨道改正数确定当前时刻的卫星精密轨道，包括：根据所述广播星历，基于开普勒方程确定当前时刻地心坐标系下的卫星位置M和卫星速度V；根据所述卫星位置和所述卫星速度，得到当前时刻地心坐标系的轨道改正数δ：其中，δr、δa、δc分别为当前时刻在径向、切向和法向方向上的轨道改正数；根据当前时刻地心坐标系的轨道改正数，确定当前时刻的卫星精密轨道S＝M+δ。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述广播星历和当前时刻的钟差改正数确定当前时刻的卫星精密钟差，包括：根据所述广播星历，计算当前时刻的卫星钟差t'：t'＝k0+k1(t-toe)+k2(t-toe)2；其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张龙平，王宇翔，王彦辉，周万振，孟瑞祖，刘雁雨，任凌，
申请(专利权)人：北京航天宏图信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11